36t集装箱通用门式改32t专用起重机方案与实施

蔡 峰 上海铁路局上海铁路装卸服务（集团）有限公司

1 改造方案

改造方案维持原有的小车结构形式，改造卷扬机构，配备四索点可旋转式集装箱吊架，门架结构根据主梁承受的载荷进行校验计算，确定是否需要对主梁采取补强措施，大小车运行机构按改造后的工况对各零部件进行校验，对不能满足使用要求的零部件进行改造。司机操控方式仅需额外增加一套集装箱吊架伸缩、旋转控制装置。

各机构改造方案内容如下：

1.1 卷扬机构

原机卷扬机构为单吊点闭式传动。卷筒按螺旋绳槽、双联卷筒、单层缠绕设计。现改造为四吊点开式传动。卷筒用两件，仍按螺旋绳槽、双联卷筒、单层缠绕设计。原有电动机可以利用，新增中硬齿面减速器一台，φ400制动器二台，Φ700×L1350卷筒二套，24NAT6×19W+FC1670ZS317钢丝绳四套。卷扬机构及小车架台面布置示意见图1,改造前后主要技术指标见表1。

图1 小车台面布置示意图

表1 卷扬机构改造前后技术参数对照表

1.2 小车架

小车架重新设计制作，原因如下：

（1）原有小车为二中梁结构，小车主梁为工字型梁，两根中梁位置位于小车架中心线左右1100mm位置。根据卷扬机构布置要求需改为四中梁，原卷扬机构改造为双卷筒结构后，钢丝绳槽位置与原小车架中梁位置重叠。

（2）卷扬机构改为四吊点开式传动后，钢丝绳固定点支座（4个）需焊接在小车架主梁上，原小车架主梁截面为工字梁，非箱型梁，工字型梁腹板单向受力，受力结构不合理。

（3）小车架台面两侧需布置4套减摇装置，宽度不够，小车台面需加宽。

（4）利用原小车架需要改造的内容有：①小车台面板气割后更换，并根据改造方案台面布置要求重新开绳槽孔；②小车中梁气割去除，重新焊接四道中梁；③小车架主梁工字型外口增加钢板，加强为箱型结构梁。

综上所述，由于对小车架气割和焊接量大，对小车架主梁的热影响大，因此原机小车架不宜用于本方案改造，方案设计为小车架重新设计制作。

1.3 门架结构

门架结构的改造校验依据为主梁所承受的载荷。依据设计图纸，根据“起重机设计规范”4.3载荷组合，计算方法可以是构建门式起重机有限元模型，通过有限元分析验算门架结构的刚度和强度，也可以根据张质文等人撰写的《起重机设计手册》一文中桥架刚度计算章节按超静定门架计算小车位于跨中及悬臂端时主梁的挠度。根据设计经验，对于大跨度、长悬臂的门式起重机，如果刚度计算能通过，强度计算就自然能通过，因此，计算桥架刚度时，可不进行强度校验计算。

1.4 大小车运行机构

原机大车轮踏面直径为φ800mm，小车轮踏面直径为φ500mm，可以满足32t载荷要求。电动机、减速箱按改造后的载荷进行校验计算，校验计算不能满足使用要求时，可适当加大一个级别。

1.5 减摇装置

减摇装置的工作原理是在小车和吊具之间设置一组辅助减摇钢丝绳 ,通过在4个对角线方向布置减摇钢丝绳产生的斜拉力对吊具及载荷的阻尼作用,使摆动的悬挂物在尽可能短的时间停止摆动 ,便于司机对位。本方案选用力矩电机双向柔性防摇。减摇装置技术参数见表2。

表2 减摇装置技术参数表

1.6 集装箱吊架

本方案集装箱吊架选用振华港机索具有限公司SR02型液压伸缩旋转式集装箱吊具，可以同时满足20ft、40ft集装箱吊装作业要求，且带旋转功能。为尽量减轻起重机载荷，经与生产厂家协商，采用特种钢材制作时，该吊架最低重量可减少到8.5t。

2 改造实例

依据本方案对苏州西站和北郊站2台36t门吊实施集装箱专用门吊改造。

苏州西站36t门式起重机的原机主要技术参数是U型单钩变频起重机，吊钩下起重量为36t，跨度为26m，悬臂长为11m，有效悬臂为8m，起升高度为11m。主梁截面：梁高 1750mm，梁宽 1200mm，上下盖板10mm，小车主梁高840mm。主梁计算按小车23T+吊架8.5T+额定载荷32T=62.5T，跨中弹性下挠为10.81mm≤许用下挠26mm，悬臂弹性下挠为29.72mm≥许用下挠24mm，故悬臂须补强。悬臂补强方案按程文明等人在《20tU型门式起重机增吨改造方案与实施》一文中提出的方案组织实施。大小车运行机构经校验计算符合使用要求，未做变动。

北郊站40t门式起重机的原机主要技术参数为U型单钩变频起重机，吊钩下起重量为40t，跨度为22.5m，悬臂长为10/9.6m，有效悬臂为7/6.6m，起升高度为11m。主梁截面：梁高1750mm，梁宽1200mm，上下盖板12mm，小车主梁高700mm，主梁截面参数与苏州36t门吊相同。由于北郊站40t门吊为移位安装，跨度及悬臂分别变更为26m及11m，因此起重机主梁按程文明等人在《20tU型门式起重机增吨改造方案与实施》一文中提出的方案组织实施主梁补强。该项目实施时与科研院所合作，对补强后的门架结构用有限元分析方法进行校验计算。门架结构有限元模型主要采用板壳单元，共有单元21303个，节点19505个。校验结论为：按照《起重机设计规范GB3811-2008》及相关要求，补强后的32t—26m集装箱门式起重机的门架结构的最大VonMises应力及变形均在许用范围以内，门架结构的刚度、强度均满足使用要求。大小车运行机构经校验计算符合使用要求，未做变动。

3 结束语

（1）原有36t门式起重机经过改造完全可以满足集装箱专用门式起重机的要求，是一种投资少，充分利用原有设备的可行方法，具有很强的实用性。

（2）对铁路货场原有36t门式起重机的改造，应对每一台起重机具体分析，视其状况采用不同的补强改造方案。对状况较差的应慎重，不宜改造的应予放弃。

（3）为保证改造后的设备能正常使用，改造方案、施工工艺均需考虑焊接对结构带来的变形影响，如主梁的上翘度、旁弯等。